Американская промышленная
корпорация Honeywell объявила о создании собственного квантового компьютера с
рекордными характеристиками, который будет продемонстрирован в середине года.
По словам сотрудников компании, по недавно предложенной интегральной метрике
квантового объема он будет превосходить ближайших конкурентов как минимум в два
раза. Также устройство будет отличаться от аналогов природой кубитов: в нем
используются ионы в ловушках, а не сверхпроводящие контуры, как у Google или IBM, пишут исследователи в препринте на arXiv.org.
Квантовый компьютер — это
вычислитель специального вида, который способен решать определенный класс задач
несравнимо быстрее обычных компьютеров. Основное его отличие от обычного
заключается в использовании квантовых битов (кубитов) для проведения операций,
которые за счет законов квантовой механики могут принимать значения «0» и «1»,
но и находиться в их суперпозиции. В результате такое устройство может
одновременно обрабатывать экспоненциально больше информации.
Ученые придумали
множество возможных архитектур квантовых компьютеров и физических реализаций
кубитов. В последние несколько лет наибольшее внимание было приковано к
сверхпроводящим кубитам, так как их используют текущие лидеры отрасли, такие
как IBM и Google. Однако другие группы ученых продолжали развивать
альтернативы. Более того, многие ключевые работы были выполнены в других
системах. Например, впервые полный набор квантовых логических вентилей был
продемонстрирован с использованием ионных ловушек.
На данный момент
наибольшим достижением в области квантовых компьютеров является демонстрация квантового
превосходства процессором Sycamore компании Google в
прошлом году. Это устройство смогло провести вычисления специального вида
существенно быстрее, чем может сделать даже самый продвинутый суперкомпьютер,
хотя среди специалистов нет единого мнения о степени превосходства в данном
случае.
Исследователи из
подразделения американского индустриального гиганта Honeywell опубликовали
статью с описанием прототипа мощного квантового компьютера на ионных ловушках.
Такое устройство хранит квантовую информацию с помощью ионизованных атомов,
которые удерживаются и управляют посредством электромагнитных полей и лазерных
импульсов. Авторы продемонстрировали реализацию произвольных четырехкубитных
квантовых схем с помощью ионов иттербия и показали результаты ряда тестов.
Одновременно с появлением препринта на сайте корпорации
были опубликованы планы по развитию направления разработки квантовых
компьютеров, согласно которым через несколько месяцев компания покажет самое
производительное устройство подобного рода в мире.
Honeywell занимается
производством множества продуктов, начиная от бытовой электроники и спецодежды
до высокотехнологичных композитных материалов, авиационных двигателей и научных
приборов. В частности, она выпускает вакуумные насосы и устройства для
достижения и работы при экстремально низких температурах, что необходимо для
создания подходящих условий для сохранения квантовой запутанности между
кубитами.
Сотрудники компании
в качестве основной метрики производительности квантового компьютера использовали квантовый объем. Эта величина была введена в прошлом году сотрудниками IBM как раз для сравнения
сильно отличающихся по архитектуре устройств. Квантовый объем в первую очередь зависит от количества
кубитов, присущих им ошибок и сопряженности системы, то есть количества связей
между кубитами. Считается, что итоговая величина показывает насколько сложные
задачи может решать данный квантовый компьютер и насколько он эффективен в
этом.
Кубиты на основе ионных ловушек по сравнению с более
распространенными сегодня сверхпроводящими обладают как преимуществами, так и
недостатками. Они обладают меньшими шумами и существенно дольше сохраняют
квантовую запутанность, но работают медленнее, а само создание системы из
многих кубитов и управление большим количеством ионов очень трудно с инженерной
точки зрения.
Созданный прототип обладает квантовым объемом в 16 единиц,
но к середине года авторы планируют представить устройство с объемом как
минимум 64, что, по их словам, в два раза больше, чем у существующих
конкурентов. Такая характеристика позволит ему реализовывать крупные квантовые
схемы лучше и точнее аналогов. В более глобальные планы компании входит
увеличение квантового объема примерно на порядок в год на протяжении пяти лет.
Партнерами Honeywell в этом проекте выступают JPMorgan Chase и Microsoft. Также корпорация
инвестировала в компании Cambridge Quantum Computing (CQC) и Zapata Computing,
которые разрабатывают алгоритмы для квантовых компьютеров.
Ранее физики провели неразрушающее измерение кубита в квантовой точке и измерили ошибку кубита с точностью порядка одной миллионной. О том, когда ждать новую квантовую гонку вооружений, читайте в материале «У кого кубитов больше».
